hukum termodinamika

Prinsip dan Hukum Termodinamika

RG Squad, pernah bertanya-tanya mengapa jika menyentuh bagian belakang kulkas terasa panas, namun di dalamnya dingin? Rasa penasaran bisa terjawab dengan prinsip dan hukum termodinamika, lho! Wah, apa itu? Secara bahasa, termodinamika berasal dari bahasa Yunani, yaitu thermos yang artinya panas dan dynamic yang artinya perubahan. Ini merupakan ilmu yang menggambarkan usaha untuk mengubah kalor (perpindahan energi yang disebabkan perbedaan suhu) menjadi energi serta sifat-sifat pendukungnya. Termodinamika berhubungan erat dengan fisika energi, panas, kerja, entropi, kespontanan proses, dan mekanika statik.

Termodinamika mempelajari pertukaran energi dalam bentuk kalor dan kerja serta sistem pembatas dan lingkungan. Penerapan termodinamika bisa dilihat dalam kehidupan sehari-hari seperti tubuh manusia, meniup kopi panas, perkakas elektronik, mobil, pembangkit listrik dan industri.

Hukum termodinamika ada 4, yaitu Hukum 0 Termodinamika, Hukum I Termodinamika, Hukum II Termodinamika, dan Hukum III Termodinamika.

Hukum Awal (Zeroth Law/Hukum ke-0)

"Jika dua sistem berada dalam kesetimbangan termal dengan sistem ketiga, maka mereka berada dalam kesetimbangan termal satu sama lain"

Hukum ke-1 Termodinamika

"Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja."

Dalam rumus tersebut, RG Squad perlu mengetahui aturan nilai positif dan negatif.

Q bertanda positif (+) jika sistem menyerap kalor; negatif (-) bila sistem melepas kalor
W bertanda positif (+) jika sistem melakukan kerja; negatif (-) bila sistem diberikan kerja
ΔU bertanda positif (+) jika sistem mengalami kenaikan suhu; negatif (-) jika sistem mengalami penurunan suhu

Hukum ke-2 Termodinamika

"Kalor mengalir secara spontan dari benda bersuhu tinggi ke benda bersuhu rendah dan tidak mengalir secara spontan dalam arah kebalikannya."

Hukum ke-3 Termodinamika

"Suatu sistem yang mencapai temperatur nol absolut, semua prosesnya akan berhenti dan entropi sistem akan mendekati nilai minimum.""Entropi benda berstruktur kristal sempurna pada temperatur nol absolut bernilai nol."

Prinsip termodinamika merupakan hal alami yang terjadi dalam kehidupan sehari-hari. Dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, termodinamika direkayasa sedemikian rupa sehingga membentuk mekanisme yang membantu kegiatan manusia.

trigonometri

Trigonometri

Trigonometri adalah ilmu matematika yang mempelajari tentang sudut, sisi, dan perbandingan antara sudut terhadap sisi. Dasarnya menggunakan bangun datar segitiga. Hal ini karena arti dari kata trigonometri sendiri yang dalam bahasa Yunani yang berarti ukuran-ukuran dalam sudut tiga atau segitiga.

Perbandingan Trigonometri Pada Segitiga

Sebuah segitiga dengan salah satu sudutnya berupa $\alpha$ :

Sisi AB merupakan sisi miring segitiga
Sisi BC merupakan sisi depan sudut $\alpha$
Sisi AC merupakan sisi samping sudut $\alpha$

Di sini kita akan mengenal istilah matematika baru, yaitu sinus (sin), cosinus (cos), tangent (tan), cosecan (csc), secan (sec) dan cotangent (cot), yang mana sinus merupakan kebalikan dari cosecan, cosinus kebalikan dari secan dan tangent kebalikan dari cotangent.

Sinus, Cosinus dan Tangent digunakan untuk menghitung sudut dengan perbandingan trigonometri sisi di segitiga. Dengan gambar segitiga diatas, nilai Sinus, Cosinus dan Tangent diperoleh dengan cara sebagai berikut:

$\sin \alpha = \frac{a}{c}, \{ \frac{a}{c} = \frac{de-pan}{mi-ring} \}$ , sehingga bisa dihapal dengan sebutan sin-de-mi.

$\cos \alpha = \frac{b}{c}, \{ \frac{b}{c} = \frac{sa-mping}{mi-ring} \}$ , sehingga bisa dihapal dengan sebutan cos-sa-mi.

$\tan \alpha = \frac{a}{b}, \{ \frac{a}{b} = \frac{de-pan}{sa-mping} \}$ , sehingga bisa dihapal dengan sebutan tan-de-sa.

$\csc \alpha = \frac{1}{\sin \alpha}=\frac{1}{a/c}=\frac{c}{a}$ .

$\sec \alpha = \frac{1}{\cos \alpha}=\frac{1}{b/c}=\frac{c}{b}$ .

$\cot \alpha = \frac{1}{\tan \alpha}=\frac{1}{a/b}=\frac{b}{a}$ .

Sudut Istimewa

Berikut ini nilai sin, cos, dan tan untuk sudut istimewa:

Dalam Kuadran

Sudut dalam suatu lingkaran, memiliki rentang 0° – 360°, sudut tersebut dibagi menjadi 4 kuadran, dengan masing-masing kuadran memiliki rentang sebesar 90°.

Kuadran 1 memiliki rentang sudut dari 0° – 90° dengan nilai sinus, cosinus dan tangent positif.
Kuadran 2 memiliki rentang sudut dari 90° – 180° dengan nilai cosinus dan tangen negatif, sinus positif.
Kuadran 3 memiliki rentang sudut dari 180° – 270° dengan nilai sinus dan cosinus negatif, tangen positif.
Kuadran 4 memiliki rentang sudut dari 270° – 360° dengan nilai sinus dan tangent negatif, cosinus positif.

Perhatikan tabel trigonometri di bawah ini:

Identitas Trigonometri

Dalam suatu segitiga siku-siku, selalu berlaku prinsip phytagoras, yaitu $a^2+b^2=c^2$ . Pada materi ini, prinsip phytagoras ini menjadi asal pembuktian identitas trigonometri sendiri.

$a^2+b^2=c^2$ bagi kedua ruas dengan $c^2$ , diperoleh persamaan baru $\frac{a^2}{c^2}+\frac{b^2}{c^2}=1$ . Sederhanakan dengan sifat eksponensial menjadi $(\frac{a}{c})^2+(\frac{b}{c})^2$ . Dari persamaan terakhir, subtitusi bagian yang sesuai dengan perbandingan trigonometri pada segitiga, yaitu $\sin \alpha = \frac{a}{c}$ dan $\cos \alpha = \frac{b}{c}$ , sehingga diperoleh $(\sin \alpha^2 + (\cos \alpha)^2 = 1$ atau bisa ditulis menjadi $\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1$ .

Dari identitas yang pertama, dapat diperoleh bentuk lainnya, yaitu:

$\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1$ bagi kedua ruas dengan $\cos^2 \alpha$ , diperoleh $(\frac{\sin \alpha}{\cos \alpha})^2 + 1 = \frac{1}{\cos^2 \alpha}$ dimana $\frac{\sin \alpha}{\cos \alpha} = \tan \alpha$ dan $\frac{1}{\cos \alpha} = \sec \alpha$ , sehingga diperoleh: $\tan^2 \alpha + 1 = \sec^2 \alpha$

Bentuk ketiga yaitu $\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1$ dibagi dengan $\sin^2 \alpha$ menjadi $1 + \frac{\cos^2 \alpha}{\sin^2 \alpha}=\frac{1}{\sin^2 \alpha}$ , dimana $\frac{\cos \alpha}{\sin \alpha} = \cot \alpha$ dan $\frac{1}{\sin \alpha} = \csc \alpha$ , sehingga diperoleh persamaan: $1+\cot^2 \alpha = \csc^2 \alpha$ .

Contoh Soal Trigonometri

Tentukanlah nilai dari $\sin 120^{\circ}+\cos 201^{\circ}+\cos 315^{\circ}$ !

Jawab:

$\sin 120^{\circ}$ berada pada kuadran 2, sehingga nilainya tetap positif dengan besar sama seperti $\sin 120^{\circ} = \sin (180-60)^{\circ} = \sin 60^{\circ} = \frac{1}{2} \sqrt{3}$

$\cos 120^{\circ}$ berada pada kuadran 3, sehingga nilainya negatif dengan besar sama seperti $\cos 120^{\circ} = \cos (180+30)^{\circ} = - \cos 30^{\circ} = - \frac{1}{2} \sqrt{3}$

$\cos 315^{\circ}$ berada pada kuadran 4, sehingga nilainya positif dengan besar sama seperti $\cos 315^{\circ} = \cos (360-45)^{\circ} = \cos 45^{\circ} = \frac{1}{2} \sqrt{2}$

Jadi $\sin 120^{\circ}+\cos 201^{\circ}+\cos 315^{\circ}=\frac{1}{2} \sqrt{3} - \frac{1}{2} \sqrt{3}+\frac{1}{2} \sqrt{2}=\frac{1}{2} \sqrt{2}$

langkah kerja sistem hidrolik

Sistem Hidrolik – Pengertian, Prinsip Kerja, dan Penerapannya

Sistem hidrolik bisa diartikan sebagai sebuah rangkaian komponen yang menggunakan bahan cair (hydro). Kalau dilihat berdasarkan kegunaannya, maka sistem hidrolik adalah mekanisme pemindahan tenaga menggunakan media zat cair.

Mekanisme ini, bekerja berdasarkan hukum Pascal yang berbunyi “Tekanan yang diberikan pada zat cair di ruang tertutup, maka akan diteruskan ke segala arah”.

Maksudnya, seperti ini. Kalau ada selang air yang dihubungkan dalam sebuah kran. Lalu kran itu dinyalakan maka air yang keluar dari ujung selang itu memiliki kecepatan dan daya semprot yang sama dengan air yang keluar dari kran.

Prinsip Kerja Sistem Hidrolik

Pada sistem hidrolik, maka bisa diilustrasikan seperti gambar dibawah ini.

Bisa dilihat pada bagian kanan sebagai saluran input. Di ruang ini, diletakan gaya input. Gaya input adalah gaya awal yang akan menekan zat cair di ruang tertutup.

Saat zat cair pada saluran input menerima tekanan, otomatis tekanan zat cair didalam selang akan naik. Penaikan tekanan ini, akan membuat saluran output menjadi bergerak ke atas.

Kalau kita letakan benda diatas saluran output maka benda tersebut akan terdorong keatas. Dan besarnya tekanan yang mengenai benda tersebut dipengaruhi oleh gaya input serta luas penampang dari kedua saluran ini.

Rumus sistem Hidrolik

Sesuai hukum pascal, secara umum sistem hidrolik bisa dituliskan dengan rumus P1 = P1. Sementara itu, P juga memiliki rumus P=F/A. Artinya, meski tekanan pada kedua saluran ini sama, namun gaya pada kedua selang bisa berbeda kalau luas penampang kedua selang berbeda.

Contonhya, begini

Saluran input yang memiliki luas penampang 5 cm2, menerima gaya sebesar 10 N. Sementara itu, pada saluran ouput memuiliki luas penampang lebih besar yakni 7 cm2. Dalam hal ini, gaya pada saluran output akan lebih besar karena ;

P1 = P2

F1/A1 = F2/A2

10/5 = F2/7

2 = F2/7

F2 = 7 x 2 = 14 Newton.

Dari gaya awal yang diberikan hanya 10 N, bisa berlipat ganda menjadi 14 N kalau luas penampang output diperbesar.

Ini akan menjawab pertanyaan,truk pasir bisa mengangkat pasir pada bak yang memiliki bobot cukup besar. Ini karena gaya yang menangkat bak pasir tersebut sudah mengalami pelipat gandaan.

Namun, besarnya gaya berbanding terbalik dengan jarak yang ditempuh.

Pada contoh diatas, ketika saluran input yang memiliki luas penampang 5 Cm2 ditekan dengan jarak 10 Cm ke bawah, maka pada saluran output yang memiliki luas penampang 7 cm2 akan bergerak naik dengan jarak yang lebih pendek dari 10 Cm.

Karena, volume yang ditekan sama dengan volume yang tertekan. Sehingga bisa dituliskan

V1 = V2

L1 x A1 = L2 x A2

10 x 5 = L2 x 7

L2 = 50/7

L2 = 7,14 Cm.

Hal ini pula yang menjawab mengapa ketika mendongkrak mobil (menggunakan dongkrak hidrolis) kita harus memompa dongkrak hingga berkali kali untuk hanya mengangkat ban mobil sekian Cm.

Komponen Sistem Hidrolik

Dalam satu unit komponen hidrolik, ada beberapa komponen penting yakni ;

Input Force, pemberi gaya input ini bisa berasal dari gerakan mekanis manusia atau menggunakan bantuan motor listrik.
Input hose, merupakan saluran untuk memberi tekanan pada zat cair agar mekanisme hidrolis bisa berlangsung.
Transfer hose, umumnya selang transfer ini memiliki ukuran kecil karena hanya menghubungkan fluida dari input hose ke output hose.
Output hose, biasanya menggunakan tabung dengan diameter lebih besar dari diameter saluran input. Diameter yang lebih besar ini akan membuat luas penampang lebih besar sehingga gaya pada output hose bisa lebih besar.
Reservoir tank, merupakan tanki untuk menampung fluida yang akan ditekan ke dalam saluran hidrolis.

Keuntungan Sistem Hidrolik

Dalam penerapannya, sistem hidrolis akan memberikan keuntungan antara lain ;

Dengan input yang kecil mampu mengangkat beban lebih berat
Hampir tidak memiliki kerugian tenaga.
Sangat fleksibel, karena sifat zat cair mampu menyesuaikan segala tempat.

Penerapan Sistem Hidrolik

Anda akan menemukan komponen hidrolik ini pada alat-alat berat dan beberapa mesin industri. Yang paling sering ditemui, sistem hidrolik ini diterapkan pada ;

Truk pengangkat pasir untuk mengangkat bak pasir.
Excavator
Sistem rem mobil agar lebih responsif
Dongkrak hidrolik untuk mengangkat sebagian body mobil hanya dengan bantuan tuas.
Car lift yang mampu mengangkat seluruh body mobil dengan satu pencetan tombol.

dika rizkiyanto

Selasa, 29 Januari 2019